En quelques mots

La quantité d'énergie de fusion qu'un tokamak peut produire dépend du nombre de réactions de fusion qui se produisent en son cœur. Plus l'enceinte est grande (et donc également le volume de plasma) plus grand sera le potentiel de production d'énergie de fusion.

Avec un volume de plasma cinq fois supérieur à celui de la plus grande machine de fusion opérationnelle aujourd'hui, le tokamak ITER sera un outil expérimental unique, capable de générer des plasmas de longue durée. La machine a été spécifiquement conçue pour :

1) Produire des plasmas deutérium-tritium auto-entretenu par des réactions de fusion
La recherche sur la fusion se trouve aujourd'hui au seuil de l'exploration du « plasma en combustion » — un plasma au sein duquel l'énergie générée par les réactions de fusion assure de manière dominante l'entretien de la température du plasma. Les plasmas en combustion d'ITER produiront beaucoup plus de puissance de fusion et demeureront stables pendant des durées plus longues.

2) Générer 500 MW de puissance de fusion dans le plasma

Le record de puissance de fusion produite par une machine à confinement magnétique est détenu par le tokamak européen JET. En 1997, ce tokamak a généré 16 MW de puissance de fusion pour une puissance de chauffage totale de 24 MW. Ce ratio (ou « Q ») de  0,67 devrait être porté à 10 par ITER — 500 MW de puissance de fusion pour une puissance en entrée de 50 MW. ITER étant une machine expérimentale qui ne fonctionnera pas de manière continue, l'énergie produite ne sera pas convertie en électricité. Cette étape sera réalisée par la machine qui lui succédera.

3) Contribuer à démontrer le fonctionnement intégré des technologies d'une centrale de fusion électrogène

ITER marque la transition entre les dispositifs de fusion expérimentaux actuels et les démonstrateurs industriels du futur. Avec cette machine de très grande taille, les scientifiques pourront étudier les plasmas dans les conditions qui seront celles d'une centrale de fusion électrogène et tester des technologies telles que le chauffage, le contrôle, le diagnostic, la cryogénie et la télémaintenance.

4) Expérimenter la production de tritium
Dans une phase d'exploitation ultérieure, l'une des missions d'ITER consistera à démontrer la faisabilité de la production de tritium à partir de lithium au sein même de l'enceinte à vide. L'inventaire mondial de tritium (utilisé avec le deutérium pour alimenter la réaction de fusion) n'est en aucun cas suffisant pour couvrir les besoins des futures centrales de fusion électrogènes. ITER offrira l'opportunité unique de tester des maquettes de couvertures « tritigènes » dans l'environnement d'un réacteur de fusion.

5) Démontrer la sûreté d'un dispositif de fusion
Une étape importante dans l'histoire de la fusion a été franchie en 2012 quand ITER Organization, après un examen rigoureux de ses dossiers de sûreté, a obtenu l'autorisation de création de l'installation nucléaire ITER et en est devenu l'opérateur nucléaire. L'un des principaux objectifs d'ITER est de démontrer que les réactions de fusion qui se produisent au sein du plasma sont sans impact sur les populations et l'environnement.

On produit de l'électricité en utilisant l'énergie des combustibles fossiles, des réactions de fission nucléaire, ou celle des ressources renouvelables comme l'eau ou le vent. Quelle que soit la source d'énergie, les centrales génèrent de l'électricité en transformant une puissance mécanique, comme la rotation d'une turbine, en puissance électrique. Dans le cas des énergies fossiles et de l'énergie nucléaire, la chaleur produite transforme l'eau de refroidissement en vapeur, laquelle actionne des turbines qui produisent de l'électricité par l'entremise d'un alternateur.

Le tokamak est une machine expérimentale conçue pour exploiter l'énergie de la fusion. Dans l'enceinte d'un tokamak, l'énergie générée par la fusion des noyaux atomiques est absorbée sous forme de chaleur par les parois de la chambre à vide. Tout comme les centrales électrogènes classiques, une centrale de fusion utilise cette chaleur pour produire de la vapeur, puis, grâce à des turbines et à des alternateurs, de l'électricité.

Le cœur du tokamak est constitué d'une chambre à vide en forme d'anneau. À l'intérieur, sous l'influence d'une température et d'une pression extrêmes, le gaz d'hydrogène se mue en plasma — le milieu dans lequel les atomes d'hydrogène peuvent fusionner et générer de l'énergie. (Pour en savoir plus sur cet état particulier de la matière, cliquez ici.)

Les particules qui composent le plasma, électriquement chargées, peuvent être confinées et contrôlées par les imposantes bobines magnétiques placées autour de l'enceinte. On tire parti de cette propriété pour maintenir le plasma chaud à l'écart des parois de l'enceinte. Le mot « tokamak » est un acronyme russe qui signifie : « chambre toroïdale avec bobines magnétiques ».

La configuration tokamak, conçue par les chercheurs soviétiques au début des années 1950, a été adoptée dans le monde entier comme la plus prometteuse. Avec un volume de plasma six fois plus important que celui du plus grand tokamak en activité ITER sera, de loin, la plus grande machine de fusion du monde.

Se reporter à la section Machine pour en savoir plus sur le tokamak et ses éléments.

La construction des bâtiments de l'installation scientifique a débuté au cours de l'été 2010 sur une plateforme de 42 hectares dans les départements des Bouches-du-Rhône. (Voir les pages Construction du site web ITER.) Les travaux de génie civil du Complexe tokamak—au centre de l'installation—sont menés depuis 2014. C'est dans cet édifice, constitué de trois bâtiments, que se dérouleront les expériences de fusion.

Depuis 2020, les équipes d'ITER Organization procède à l'intégration et à l'assemblage des différents éléments de la machine. L'installation de la base du cryostat, au mois de mai 2020, en a été le premier acte. 

La réussite de l'intégration et de l'assemblage de plus d'un million de composants (dix millions de pièces) fabriqués dans les usines des Membres d'ITER dans le monde entier et acheminés vers le site d'ITER représente un défi logistique et d'ingénierie extraordinaire. Il faut aussi installer les systèmes indispensables à la création du premier plasma : cryogénie, circuit de refroidissement, électricité, alimentation en combustible, systèmes de contrôle, diagnostics, ainsi qu'une partie du système de chauffage à résonance cyclotronique électronique.

Toutes les séquences des opérations d'assemblage de la machine qui vont suivre ont été définies et coordonnées avec soin. Des centaines de milliers de tâches, organisées par « lots », ont été minutieusement planifiées. Dans son rôle d'intégrateur global pendant la phase d'assemblage, ITER Organization sera assisté par plusieurs consortiums spécialisés. (Voir les pages Assemblage du site web ITER.)

Actualisation, juillet 2024 : ITER Organization a soumis une feuille de route (baseline) actualisée au Conseil ITER lors de sa trente-quatrième réunion au mois de juin 2024. La nouvelle feuille de route, qui remplacerait la feuille de route qui sert de référence depuis 2016, a été conçue pour privilégier un démarrage efficace de l'exploitation scientifique. Pour sa phase opérationnelle initiale (Start of Research Operation, ou Démarrage de la phase d'expérimentation), la machine ITER sera équipée d'un divertor, de modules de couverture ainsi que d'autres éléments et systèmes essentiels. Cette configuration permettra de produire des plasmas d'hydrogène et de deutérium-deutérium et d'aller vers des décharges de longue durée sous une intensité du champ magnétique et avec un courant plasma maximaux. Le nouveau plan prévoit d'atteindre l'intensité magnétique maximale en 2036, avec trois années de retard sur ce qui était anticipé par la feuille de route de 2016, tandis que le démarrage de la phase d'exploitation deutérium-tritium, en 2039, sera différée de quatre ans. L’ensemble de ces propositions, ainsi que leur incidence sur le budget et le calendrier du programme, sera soumis à évaluation. La prochaine réunion du Conseil ITER se tiendra au mois de novembre 2024. Voir plus de détail sur la proposition ici.